陳根：三倍密度鋰電池，將為電池技術帶來什麼改變

2020-10-08 陳根

文/陳根

在以電能為代表的新能源日漸推廣的背景下，電池技術的開發則受到了廣泛關注。

近日，法國 Nawa Technologies 公司表示，其已經研發出了一種新型電極設計，有望從根本上提升現有和未來電池的化學性能。其中，除了高達 3 倍的能量密度、10 倍的性能，它還具有更快的充電速度、高達 5 倍的電池壽命、以及相當不錯的成本效益。

具體來說，一方面，該研究將重點放在電極中活性物質的保持方式，以及離子傳遞電荷時的行進路線。

以當前典型的活性碳電極為例，其主要由粉末、添加劑和粘合劑混合而成。在使用碳納米管的情況下，其通常以「纏結的義大利麵」的形式粘在上面，從而為載流離子提供了一個隨機、混亂、且經常被阻塞的路徑（在負載下流向集電器）。

另一方面，Nawa垂直排列的碳納米管創造了一個更像毛刷的陽極或陰極結構，每平方釐米就有1000億個筆直的高導電納米管伸出。其結果則是離子的平均自由程（電荷進出電池所需的距離）急劇縮短，因為每一滴鋰都或多或少地直接連接到納米管上，納米管充當了直線高速公路和集電器的一部分。

這意味著，從根本上提高了功率密度（電池提供快速充電和放電速率的能力）包括更小的電池可以輸出10倍多的功率，而且這些電池的充電時間也可以大幅縮短。

此外，由於超輕量的納米管支架和較少外來的粘合劑和添加劑材料存在間隙，含有一定量活性材料的電池可以變得更輕、更緊湊。能量密度，無論是重量還是體積，都可以跳躍2-3倍。

目前，該公司已經通過了試點，並且有了一個完整的生產單元，為其超級電容器設備提供垂直排列的碳納米管。當然，電極技術依舊有未知等待探索，但這項研究對於電池技術來說無疑具有重要意義。

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